Disco compacto
Formato de almacenamiento de datos en disco óptico digital

Disco compacto
La superficie legible de un disco compacto incluye una pista en espiral enrollada con la suficiente fuerza para hacer que la luz se difracte en un espectro visible completo .
Tipo de medioDisco óptico
CodificaciónVarios
CapacidadNormalmente hasta 700  MiB (hasta 80 minutos de audio), 800  MiB (también hasta 90 minutos de audio), 870  MiB (y hasta 99 minutos de audio)
 Mecanismo de lecturaLáser semiconductor de longitud de onda de 780 nm ( infrarrojo ) (los primeros jugadores usaban láseres de helio-neón ), [1]
 Mecanismo de escrituraLáser semiconductor de longitud de onda de 780 nm (infrarrojo) en formatos grabables CD-R y CD-RW , estampado en formatos de solo lectura
EstándarLibros de arcoiris
Desarrollado  porPhilips , Sony
DimensionesDiámetro: 120 mm (4,7 pulgadas)
Grosor: 1,2 mm (0,047 pulgadas)
UsoAlmacenamiento de audio y datos
Extendido  desdeDisco láser
Extendido  a
Liberado
  • Octubre de 1982 ; hace 42 años (Japón) ( 1982-10 )
  • Marzo de 1983 ; hace 41 años (Europa y América del Norte) ( 1983-03 )
[2]
Discos ópticos
General
Tipos de medios ópticos
Standards
See also

El disco compacto ( CD ) es un formato de almacenamiento de datos en disco óptico digital desarrollado conjuntamente por Philips y Sony para almacenar y reproducir grabaciones de audio digitales . Utiliza el formato Compact Disc Digital Audio , que normalmente proporciona 74 minutos de audio en un disco. En años posteriores, el disco compacto se adaptó para fines de almacenamiento de datos informáticos no relacionados con el audio como CD-ROM y sus derivados. Lanzado por primera vez en Japón en octubre de 1982, el CD fue la segunda tecnología de disco óptico en inventarse, después del LaserDisc (LD) mucho más grande. Para 2007, se habían vendido 200 mil millones de CD (incluidos CD de audio, CD-ROM y CD-R) en todo el mundo.

Los CD estándar tienen un diámetro de 120 mm (4,7 pulgadas) y están diseñados para contener hasta 74 minutos de audio digital estéreo sin comprimir o aproximadamente650  MiB (681.574.400  bytes) de datos. La capacidad se amplía rutinariamente a 80 minutos y700  MiB (734.003.200  bytes), 90 minutos800  MiB (838.860.800  bytes), o 99 minutos870  MiB (912.261.120  bytes) al organizar los datos de manera más cercana en un disco del mismo tamaño. El mini CD tiene varios diámetros que van desde los 60 a los 80 milímetros (2,4 a 3,1 pulgadas); se han utilizado para sencillos en CD o para entregar controladores de dispositivos .

El CD ganó popularidad rápidamente en la década de 1990, superando rápidamente en ventas a todos los demás formatos de audio en los Estados Unidos en 1991, poniendo fin al dominio del mercado del disco fonográfico y la cinta de casete . Para el año 2000, el CD representaba el 92,3% de la participación total del mercado en lo que respecta a las ventas de música en Estados Unidos . [3] El CD se considera el último formato de audio dominante de la era del álbum , ya que el auge del MP3 , iTunes , los tonos de llamada para celulares y otros formatos de música descargables a mediados de la década de 2000 terminaron con el dominio de una década del CD. [4]

El formato fue adaptado posteriormente (como CD-ROM ) para el almacenamiento de datos de uso general e inicialmente podía contener muchos más datos que una unidad de disco duro de computadora personal . Se derivaron varios otros formatos, tanto preimpresos como en blanco grabables por el usuario, incluidos los de almacenamiento de datos y audio de una sola escritura ( CD-R ), medios regrabables ( CD-RW ), Video CD (VCD), Super Video CD (SVCD), Photo CD , Picture CD , Compact Disc-Interactive ( CD-i ), Enhanced Music CD y Super Audio CD (SACD) que pueden tener una capa CD-DA .

Historia

El optófono , presentado por primera vez en 1931, fue uno de los primeros dispositivos que utilizaba luz para grabar y reproducir señales de sonido en una fotografía transparente . [5] Más de treinta años después, al inventor estadounidense James T. Russell se le atribuye la invención del primer sistema para grabar medios digitales en una placa fotosensible. La solicitud de patente de Russell se presentó en 1966 y se le concedió una patente en 1970. [6] Después de un litigio, Sony y Philips licenciaron las patentes de Russell para grabación en 1988. [7] [8] Es discutible si los conceptos, patentes y prototipos de Russell instigaron y en cierta medida influyeron en el diseño del disco compacto. [9]

El disco compacto es una evolución de la tecnología LaserDisc , [10] donde se utiliza un haz láser enfocado que permite la alta densidad de información requerida para señales de audio digital de alta calidad. A diferencia de la técnica anterior de Optophonie y James Russell, la información del disco se lee desde una capa reflectante utilizando un láser como fuente de luz a través de un sustrato protector. Philips y Sony desarrollaron prototipos de forma independiente a fines de la década de 1970. [11] Aunque inicialmente la gerencia de Philips Research lo descartó como una actividad trivial, [12] el CD se convirtió en el enfoque principal para Philips mientras el formato LaserDisc luchaba. [13] En 1979, Sony y Philips crearon un grupo de trabajo conjunto de ingenieros para diseñar un nuevo disco de audio digital. Después de un año de experimentación y discusión, el estándar CD-DA del Libro Rojo se publicó en 1980. Después de su lanzamiento comercial en 1982, los discos compactos y sus reproductores fueron extremadamente populares. A pesar de costar hasta 1.000 dólares, entre 1983 y 1984 se vendieron más de 400.000 reproductores de CD en los Estados Unidos. [14] En 1988, las ventas de CD en los Estados Unidos superaron las de los LP de vinilo y, en 1992, las ventas de CD superaron las de las cintas de casete de música pregrabadas. [15] [16] El éxito del disco compacto se ha atribuido a la cooperación entre Philips y Sony, que acordaron y desarrollaron conjuntamente un hardware compatible. El diseño unificado del disco compacto permitió a los consumidores comprar cualquier disco o reproductor de cualquier empresa y permitió que el CD dominara el mercado de la música en el hogar sin oposición. [17]

Prototipos de discos láser de audio digital

En 1974, Lou Ottens, director de la división de audio de Philips, creó un pequeño grupo para desarrollar un disco de audio óptico analógico con un diámetro de 20 cm (7,9 pulgadas) y una calidad de sonido superior a la del disco de vinilo. [18] Sin embargo, debido al rendimiento insatisfactorio del formato analógico, dos ingenieros de investigación de Philips recomendaron un formato digital en marzo de 1974. En 1977, Philips estableció un laboratorio con la misión de crear un disco de audio digital. El diámetro del prototipo de disco compacto de Philips se fijó en 11,5 cm (4,5 pulgadas), la diagonal de un casete de audio. [10] [19]

Heitaro Nakajima , quien desarrolló una de las primeras grabadoras de audio digital dentro de la organización pública de radiodifusión nacional de Japón, NHK , en 1970, se convirtió en gerente general del departamento de audio de Sony en 1971. En 1973, su equipo desarrolló un adaptador PCM digital que hacía grabaciones de audio utilizando una grabadora de video Betamax . Después de esto, en 1974 se dio fácilmente el salto al almacenamiento de audio digital en un disco óptico. [20] Sony demostró públicamente por primera vez un disco de audio digital óptico en septiembre de 1976. Un año después, en septiembre de 1977, Sony mostró a la prensa un disco de 30 cm (12 pulgadas) que podía reproducir una hora de audio digital (frecuencia de muestreo de 44.100 Hz y resolución de 16 bits) utilizando codificación de modulación de frecuencia modificada . [21] En septiembre de 1978, la compañía presentó un disco de audio digital óptico con un tiempo de reproducción de 150 minutos, una frecuencia de muestreo de 44.056 Hz, una resolución lineal de 16 bits y un código de corrección de errores de codificación Reed-Solomon entrelazada (CIRC) , especificaciones similares a las que se establecieron posteriormente para el formato de disco compacto estándar en 1980. Los detalles técnicos del disco de audio digital de Sony se presentaron durante la 62.ª Convención AES , celebrada del 13 al 16 de marzo de 1979 en Bruselas . [22] El documento técnico de AES de Sony se publicó el 1 de marzo de 1979. Una semana después, el 8 de marzo, Philips demostró públicamente un prototipo de disco de audio digital óptico en una conferencia de prensa llamada "Philips presenta el disco compacto" [23] en Eindhoven , Países Bajos. [24] El ejecutivo de Sony Norio Ohga , más tarde director ejecutivo y presidente de Sony, y Heitaro Nakajima estaban convencidos del potencial comercial del formato e impulsaron un mayor desarrollo a pesar del escepticismo generalizado. [25]

Colaboración y estandarización

El inventor holandés e ingeniero jefe de Philips, Kees Schouhamer Immink, formó parte del equipo que produjo el disco compacto estándar en 1980.

En 1979, Sony y Philips crearon un grupo de trabajo conjunto de ingenieros para diseñar un nuevo disco de audio digital. Dirigido por los ingenieros Kees Schouhamer Immink y Toshitada Doi , la investigación impulsó la tecnología de discos ópticos y láser . [26] Después de un año de experimentación y debate, el grupo de trabajo produjo el estándar CD-DA Red Book . Publicado por primera vez en 1980, el estándar fue adoptado formalmente por la IEC como estándar internacional en 1987, con varias enmiendas que pasaron a formar parte del estándar en 1996. [ cita requerida ]

Philips acuñó el término disco compacto en consonancia con otro producto de audio, el Compact Cassette , [27] y aportó el proceso general de fabricación , basado en la tecnología de vídeo LaserDisc. Philips también aportó la modulación de ocho a catorce (EFM), mientras que Sony aportó el método de corrección de errores , CIRC, que ofrece resiliencia a defectos como arañazos y huellas dactilares.

La historia del Compact Disc [28] , contada por un ex miembro del grupo de trabajo, ofrece información de fondo sobre las numerosas decisiones técnicas que se tomaron, incluida la elección de la frecuencia de muestreo, el tiempo de reproducción y el diámetro del disco. El grupo de trabajo estaba formado por unas 6 personas [12] [29] , aunque según Philips, el CD fue "inventado colectivamente por un gran grupo de personas que trabajaban en equipo". [30]

Lanzamiento inicial y adopción

Los primeros hitos en el lanzamiento y adopción del formato incluyeron:

  • La primera prueba de impresión fue de una grabación de la Sinfonía Alpina de Richard Strauss , grabada entre el 1 y el 3 de diciembre de 1980 e interpretada por la Filarmónica de Berlín y dirigida por Herbert von Karajan , quien había sido contratado como embajador del formato en 1979. [31]
  • La presentación mundial tuvo lugar durante el Festival de Pascua de Salzburgo el 15 de abril de 1981, en una conferencia de prensa de Akio Morita y Norio Ohga (Sony), Joop van Tilburg (Philips) y Richard Busch (PolyGram), en presencia de Karajan, quien elogió el nuevo formato. [32]
  • La primera demostración pública fue en el programa de televisión de la BBC Tomorrow's World en 1981, cuando se tocó el álbum de los Bee Gees Living Eyes (1981). [33]
  • El primer disco compacto comercial se produjo el 17 de agosto de 1982, una grabación de 1979 de valses de Chopin interpretados por Claudio Arrau . [34]
  • Los primeros 50 títulos fueron lanzados en Japón el 1 de octubre de 1982, [35] el primero de los cuales fue un relanzamiento del álbum de Billy Joel 52nd Street . [36]
  • El primer CD reproducido en BBC Radio fue en octubre de 1982. [ cita requerida ]
  • El lanzamiento japonés fue seguido el 14 de marzo de 1983 por la introducción de reproductores de CD y discos en Europa [37] y América del Norte, donde CBS Records lanzó dieciséis títulos. [38]

El primer artista en vender un millón de copias en CD fue Dire Straits , con su álbum de 1985 Brothers in Arms . [39] Uno de los primeros mercados de CD se dedicó a reeditar música popular cuyo potencial comercial ya estaba probado. El primer artista importante en tener todo su catálogo convertido a CD fue David Bowie , cuyos primeros catorce álbumes de estudio de (entonces) dieciséis fueron puestos a disposición por RCA Records en febrero de 1985, junto con cuatro álbumes de grandes éxitos; su decimoquinto y decimosexto álbumes ya habían sido publicados en CD por EMI Records en 1983 y 1984, respectivamente. [40] El 26 de febrero de 1987, los primeros cuatro álbumes británicos de los Beatles fueron lanzados en mono en disco compacto. [41]

La creciente aceptación del CD en 1983 marca el comienzo de la revolución popular del audio digital. [42] Fue recibido con entusiasmo, especialmente en las comunidades de música clásica y audiófilos que lo adoptaron temprano , y su calidad de manejo recibió elogios particulares. A medida que el precio de los reproductores bajó gradualmente, y con la introducción del Discman portátil, el CD comenzó a ganar popularidad en los mercados más grandes de música popular y rock. Con el aumento de las ventas de CD, las ventas de cintas de casete pregrabadas comenzaron a disminuir a fines de la década de 1980; las ventas de CD superaron las ventas de casetes a principios de la década de 1990. [ cita requerida ] [43] En 1988, 50 plantas de prensado en todo el mundo fabricaron 400 millones de CD. [44]

Desarrollo adicional

Reproductor de CD portátil Sony Discman D-E307CK con DAC de 1 bit

Los primeros reproductores de CD empleaban convertidores de digital a analógico (DAC) ponderados en binario , que contenían componentes eléctricos individuales para cada bit del DAC. [45] Incluso cuando se utilizaban componentes de alta precisión, este enfoque era propenso a errores de decodificación. [ aclaración necesaria ] [45] Otro problema era el jitter , un defecto relacionado con el tiempo. Confrontados con la inestabilidad de los DAC, los fabricantes inicialmente recurrieron a aumentar el número de bits en el DAC y a utilizar varios DAC por canal de audio, promediando su salida. [45] Esto aumentó el costo de los reproductores de CD, pero no resolvió el problema principal.

Un gran avance a finales de los años 1980 culminó con el desarrollo del DAC de 1 bit , que convierte una señal de entrada digital de baja frecuencia y alta resolución en una señal de alta frecuencia de menor resolución que se asigna a voltajes y luego se suaviza con un filtro analógico. El uso temporal de una señal de menor resolución simplificó el diseño del circuito y mejoró la eficiencia, por lo que se volvió dominante en los reproductores de CD a partir de principios de los años 1990. Philips utilizó una variación de esta técnica llamada modulación de densidad de pulsos (PDM), [46] mientras que Matsushita (ahora Panasonic ) eligió la modulación de ancho de pulsos (PWM), publicitándola como MASH, que es un acrónimo derivado de su topología PWM Multi-stAge noiSe-sHaping patentada. [45]

El CD fue planeado principalmente como el sucesor del disco de vinilo para reproducir música, más que como un medio de almacenamiento de datos. Sin embargo, los CD han crecido para abarcar otras aplicaciones. En 1983, tras la introducción del CD, Immink y Joseph Braat presentaron los primeros experimentos con discos compactos borrables durante la 73.ª Convención de la AES . [47] En junio de 1985, se introdujeron el CD-ROM legible por computadora (memoria de solo lectura) y, en 1990, los discos CD-R grabables. [a] Los CD grabables se convirtieron en una alternativa a la cinta para grabar y distribuir música y podían duplicarse sin degradación de la calidad del sonido.

Otros formatos de vídeo más nuevos, como DVD y Blu-ray, utilizan la misma geometría física que el CD, y la mayoría de los reproductores de DVD y Blu-ray son compatibles con versiones anteriores de CD de audio.

Cima

Las ventas de CD en los Estados Unidos alcanzaron su punto máximo en el año 2000. [48] A principios de la década de 2000, el reproductor de CD había reemplazado en gran medida al reproductor de casetes de audio como equipo estándar en los automóviles nuevos, y 2010 fue el último año modelo para cualquier automóvil en los Estados Unidos en tener un reproductor de casetes equipado de fábrica. [49]

En la década de 2000 se comercializaron dos nuevos formatos diseñados como sucesores del CD: el Super Audio CD (SACD) y el DVD-Audio . Sin embargo, ninguno de ellos fue adoptado en parte debido a la creciente relevancia de la música digital (virtual) y la aparente falta de mejoras audibles en la calidad del audio para la mayoría de los oídos humanos. [50] Esto efectivamente extendió la longevidad del CD en el mercado de la música. [51]

Rechazar

Con la llegada y la popularidad de la distribución basada en Internet de archivos en formatos de audio comprimidos con pérdida, como MP3 , las ventas de CD comenzaron a disminuir en la década de 2000. Por ejemplo, entre 2000 y 2008, a pesar del crecimiento general de las ventas de música y un año anómalo de aumento, las ventas de CD de los principales sellos discográficos disminuyeron en general un 20%. [52] A pesar de la rápida disminución de las ventas año tras año, la omnipresencia de la tecnología persistió durante un tiempo, y las empresas colocaban CD en farmacias, supermercados y tiendas de conveniencia de estaciones de servicio para dirigirse a compradores con menos probabilidades de poder utilizar la distribución basada en Internet. [13] En 2012, los CD y DVD representaban solo el 34% de las ventas de música en los Estados Unidos. [53] Para 2015, solo el 24% de la música en los Estados Unidos se compró en medios físicos, dos tercios de los cuales consistían en CD; [54] Sin embargo, en el mismo año en Japón, más del 80% de la música se compró en CD y otros formatos físicos. [55] En 2018, las ventas de CD en EE. UU. fueron de 52 millones de unidades, menos del 6% del volumen máximo de ventas en 2000. [48] En el Reino Unido, se vendieron 32 millones de unidades, casi 100 millones menos que en 2008. [56] En 2018, Best Buy anunció planes para disminuir su enfoque en las ventas de CD, sin embargo, continúa vendiendo discos, cuyas ventas están creciendo durante el resurgimiento del vinilo . [57] [58] [59]

Durante la década de 2010, la creciente popularidad de los medios de estado sólido y los servicios de transmisión de música hizo que los fabricantes de automóviles eliminaran los reproductores de CD para automóviles en favor de entradas auxiliares con miniconector , conexiones por cable a dispositivos USB y conexiones inalámbricas Bluetooth . [60] Los fabricantes de automóviles consideraban que los reproductores de CD ocupaban un espacio valioso y ocupaban peso que podría reasignarse a funciones más populares, como pantallas táctiles grandes. [61] En 2021, solo Lexus y General Motors seguían incluyendo reproductores de CD como equipo estándar en determinados vehículos. [61]

Estado actual

Los CD siguieron siendo fuertes en algunos mercados como Japón, donde se produjeron 132 millones de unidades en 2019. [62]

La caída de las ventas de CD se ha ralentizado en los últimos años; en 2021, las ventas de CD aumentaron en los EE. UU. por primera vez desde 2004, [63] y Axios citó su aumento debido a "los jóvenes que están descubriendo que les gustan las copias físicas de la música en la era digital". [64] Se produjo al mismo tiempo que tanto el vinilo como el casete alcanzaron niveles de ventas no vistos en 30 años. [65] La RIAA informó que los ingresos por CD cayeron en 2022, antes de volver a aumentar en 2023 y superaron las descargas por primera vez en más de una década. [66]

En Estados Unidos, se vendieron 33,4 millones de álbumes en CD en el año 2022. [67] En Francia , en 2023, se vendieron 10,5 millones de CD, casi el doble que los vinilos, pero ambos representaron el 12% cada uno de los ingresos de la industria musical francesa. [68]

Premios y reconocimientos

Sony y Philips recibieron elogios de organizaciones profesionales por el desarrollo del CD. Entre estos premios se encuentran:

  • Premio Grammy Técnico para Sony y Philips, 1998. [69]
  • Premio IEEE Milestone 2009 para Philips en solitario, con la cita: "El 8 de marzo de 1979, la empresa NV Philips Gloeilampenfabrieken presentó a la prensa internacional un reproductor de audio de discos compactos. La demostración demostró que es posible mediante la grabación y reproducción óptica digital reproducir señales de audio con una calidad estéreo excelente. Esta investigación en Philips estableció el estándar técnico para los sistemas de grabación óptica digital". [70]

Detalles físicos

Diagrama de capas de CD
  1. Una capa de disco de policarbonato tiene los datos codificados mediante el uso de protuberancias.
  2. Una capa brillante refleja el láser.
  3. Una capa de laca protege la capa brillante.
  4. La obra de arte está serigrafiada en la parte superior del disco.
  5. Un rayo láser se refleja en el CD hacia un sensor, que lo convierte en datos electrónicos.

Un CD está hecho de plástico de policarbonato de 1,2 milímetros (0,047 pulgadas) de espesor y pesa entre 14 y 33 gramos. [71] Desde el centro hacia afuera, los componentes son: el orificio del eje central (15 mm), el área de primera transición (anillo de sujeción), el área de sujeción (anillo de apilamiento), el área de segunda transición (banda de espejo), el área del programa (datos) y el borde. El área del programa interior ocupa un radio de entre 25 y 58 mm.

Se aplica una fina capa de aluminio o, más raramente, de oro sobre la superficie, lo que la hace reflectante. El metal está protegido por una película de laca que normalmente se aplica por centrifugación directamente sobre la capa reflectante. La etiqueta se imprime sobre la capa de laca, normalmente mediante serigrafía o impresión offset .

Hoyos y hoyos de un disco compacto bajo el microscopio

Los datos de CD se representan como pequeñas hendiduras conocidas como pits (picos ), codificadas en una pista espiral moldeada en la parte superior de la capa de policarbonato. Las áreas entre los hoyos se conocen como lands (tierras ). Cada hoyo tiene aproximadamente 100  nm de profundidad por 500 nm de ancho, y varía de 850 nm a 3,5  μm de longitud. [72] La distancia entre los devanados (el paso ) es de 1,6 μm (medida de centro a centro, no entre los bordes). [73] [74] [75]

Al reproducir un CD de audio, un motor dentro del reproductor de CD hace girar el disco a una velocidad de barrido de 1,2 a 1,4 m/s ( velocidad lineal constante , CLV), equivalente a aproximadamente 500 RPM en el interior del disco y aproximadamente 200 RPM en el borde exterior. [76] La pista del CD comienza en el interior y gira hacia afuera en espiral, por lo que un disco reproducido de principio a fin reduce su velocidad de rotación durante la reproducción.

Comparación de varios medios de almacenamiento óptico

El área del programa es de 86,05 cm2 y la longitud de la espiral grabable es de 86,05 cm2 / 1,6 μm = 5,38 km. Con una velocidad de escaneo de 1,2 m/s, el tiempo de reproducción es de 74 minutos o 650 MiB de datos en un CD-ROM. La mayoría de los reproductores toleran un disco con datos empaquetados de forma ligeramente más densa (aunque algunos antiguos fallan). El uso de una velocidad lineal de 1,2 m/s y un paso de pista más estrecho de 1,5 μm aumenta el tiempo de reproducción a 80 minutos y la capacidad de datos a 700 MiB. Incluso son posibles pistas más densas, con discos semiestándar de 90 minutos/800 MiB que tienen 1,33 μm y 99 minutos/870 MiB que tienen 1,26 μm, [77] pero la compatibilidad se ve afectada a medida que aumenta la densidad.

Esta es una fotomicrografía de las fosas en el borde interior de un CD-ROM; exposición de 2 segundos bajo luz fluorescente visible.
Los hoyos en un CD tienen 500 nm de ancho, entre 830 nm y 3000 nm de largo y 150 nm de profundidad.

Un CD se lee enfocando un láser semiconductor de longitud de onda de 780 nm ( infrarrojo cercano ) a través de la parte inferior de la capa de policarbonato. El cambio de altura entre los hoyos y las tierras da como resultado una diferencia en la forma en que se refleja la luz. Debido a que los hoyos están incrustados en la capa superior del disco y se leen a través de la base de policarbonato transparente, los hoyos forman protuberancias cuando se leen. [78] El láser golpea el disco, proyectando un círculo de luz más ancho que la pista espiral modulada que se refleja parcialmente desde las tierras y parcialmente desde la parte superior de cualquier protuberancia donde estén presentes. A medida que el láser pasa sobre un hoyo (protuberancia), su altura significa que la trayectoria de ida y vuelta de la luz reflejada desde su pico está desfasada 1/2 longitud de onda con respecto a la luz reflejada desde la tierra que lo rodea. Esto se debe a que la altura de una protuberancia es aproximadamente 1/4 de la longitud de onda de la luz utilizada, por lo que la luz cae 1/4 fuera de fase antes de la reflexión y otro 1/4 de longitud de onda fuera de fase después de la reflexión. Esto provoca la cancelación parcial de la reflexión del láser desde la superficie. Al medir el cambio de intensidad reflejada con un fotodiodo , se lee una señal modulada desde el disco. [76]

Para adaptarse al patrón espiral de los datos, el láser se coloca en un mecanismo móvil dentro de la bandeja de discos de cualquier reproductor de CD. Este mecanismo suele tener la forma de un trineo que se mueve a lo largo de un raíl. El trineo puede ser accionado por un engranaje helicoidal o un motor lineal . Cuando se utiliza un engranaje helicoidal, un segundo motor lineal de recorrido más corto, en forma de bobina e imán, realiza ajustes de posición precisos para seguir las excentricidades del disco a alta velocidad. Algunas unidades de CD (en particular las fabricadas por Philips durante los años 1980 y principios de los años 1990) utilizan un brazo oscilante similar al que se ve en un gramófono.

Unidad de CD Philips CDM210

Los pits y lands no representan directamente los 0 y 1 de los datos binarios . En su lugar, se utiliza una codificación invertida sin retorno a cero : un cambio de pit a land o land a pit indica un 1, mientras que ningún cambio indica una serie de 0. Debe haber al menos dos y no más de diez 0 entre cada 1, que se define por la longitud del pit. Esto, a su vez, se decodifica invirtiendo la modulación de ocho a catorce utilizada en la masterización del disco y luego invirtiendo la codificación Reed-Solomon entrelazada cruzada , revelando finalmente los datos sin procesar almacenados en el disco. Estas técnicas de codificación (definidas en el Libro Rojo ) se diseñaron originalmente para CD Digital Audio , pero luego se convirtieron en un estándar para casi todos los formatos de CD (como CD-ROM ).

Integridad

Los CD son susceptibles de sufrir daños durante su manipulación y por la exposición ambiental. Las picaduras están mucho más cerca del lado de la etiqueta de un disco, lo que permite que los defectos y contaminantes del lado transparente queden fuera de foco durante la reproducción. En consecuencia, los CD tienen más probabilidades de sufrir daños en el lado de la etiqueta del disco. Los rayones en el lado transparente se pueden reparar rellenándolos con un plástico refractario similar o puliéndolos con cuidado. Los bordes de los CD a veces no están completamente sellados, lo que permite que los gases y líquidos entren en el CD y corroan la capa reflectante de metal y/o interfieran con el enfoque del láser en las picaduras, una condición conocida como podredumbre del disco . [79] Se ha descubierto que el hongo Geotrichum candidum , en condiciones de alto calor y humedad, consume el plástico de policarbonato y el aluminio que se encuentran en los CD. [80] [81]

La integridad de los datos de los discos compactos se puede medir utilizando el escaneo de errores de superficie , que puede medir las tasas de diferentes tipos de errores de datos, conocidos como C1 , C2 , CU y mediciones de errores extendidos (de grano más fino) conocidas como E11 , E12 , E21 , E22 , E31 y E32 , de los cuales las tasas más altas indican una superficie de datos posiblemente dañada o sucia, baja calidad de los medios, medios deteriorados y medios grabables escritos por una grabadora de CD que funciona mal .

El escaneo de errores puede predecir de manera confiable las pérdidas de datos causadas por el deterioro de los medios. La compatibilidad con el escaneo de errores difiere entre los proveedores y los modelos de unidades de discos ópticos , y el escaneo de errores extendido (conocido como "escaneo de errores avanzado" en Nero DiscSpeed ) solo ha estado disponible en Plextor y algunas unidades ópticas BenQ hasta ahora, a partir de 2020. [82] [83]

Formas y diámetros de los discos

Comparación de varias formas de almacenamiento en disco que muestran las pistas (no a escala); el verde indica el inicio y el rojo el final.
* Algunas grabadoras de CD-R(W) y DVD-R(W)/DVD+R(W) funcionan en modos ZCLV, CAA o CAV.

Los datos digitales de un CD comienzan en el centro del disco y avanzan hacia el borde, lo que permite la adaptación a los diferentes tamaños disponibles. Los CD estándar están disponibles en dos tamaños. Con diferencia, el más común es el de 120 milímetros (4,7 pulgadas) de diámetro, con una capacidad de audio de 74, 80, 90 o 99 minutos y una capacidad de datos de 650, 700, 800 u 870 MiB (737.280.000 bytes). Los discos tienen un grosor de 1,2 milímetros (0,047 pulgadas), con un orificio central de 15 milímetros (0,59 pulgadas). El tamaño del orificio fue elegido por Joop Sinjou y se basó en una moneda holandesa de 10 céntimos: una dubbeltje . [84] Philips/Sony patentó las dimensiones físicas. [85]

La historia oficial de Philips dice que la capacidad fue especificada por el ejecutivo de Sony Norio Ohga para poder contener la totalidad de la Novena Sinfonía de Beethoven en un disco. [86] Esto es un mito [87] según Kees Immink , ya que el formato de código EFM aún no se había decidido en diciembre de 1979, cuando se adoptó el tamaño de 120 mm. La adopción de EFM en junio de 1980 permitió un 30 por ciento más de tiempo de reproducción que habría resultado en 97 minutos para un diámetro de 120 mm o 74 minutos para un disco tan pequeño como 100 milímetros (3,9 pulgadas). En cambio, la densidad de información se redujo en un 30 por ciento para mantener el tiempo de reproducción en 74 minutos. [88] [89] El diámetro de 120 mm ha sido adoptado por formatos posteriores, incluidos Super Audio CD , DVD , HD DVD y Blu-ray Disc. Los discos de 80 milímetros (3,1 pulgadas) de diámetro (" Mini CD ") pueden contener hasta 24 minutos de música o 210 MiB.

Tamaño físicoCapacidad de audioCapacidad de datos del CD-ROMDefinición
120 milímetros74–80 minutos650–700  MBTamaño estándar
80 milímetros21–24 minutos185–210 MBTamaño mini-CD
80×54 mm – 80×64 mm~6 minutos10–65 MBTamaño de "tarjeta de presentación"

Formato lógico

CD de audio

Sony CDP-101 de 1982, el primer reproductor de CD comercializado para consumidores
Philips CD100 de 1983, el primer reproductor de CD comercializado en EE. UU. y Europa

El formato lógico de un CD de audio (oficialmente Compact Disc Digital Audio o CD-DA) se describe en un documento producido en 1980 por los creadores conjuntos del formato, Sony y Philips. [90] El documento se conoce coloquialmente como Red Book CD-DA por el color de su cubierta. El formato es una codificación PCM de dos canales de 16 bits a una frecuencia de muestreo de 44,1 kHz por canal. El sonido de cuatro canales iba a ser una opción permitida dentro del formato Red Book , pero nunca se ha implementado. El audio monoaural no tiene un estándar existente en un CD Red Book ; por lo tanto, el material de origen mono generalmente se presenta como dos canales idénticos en una pista estéreo Red Book estándar (es decir, mono reflejado ); un CD MP3 puede tener formatos de archivo de audio con sonido mono.

CD-Text es una extensión de la especificación Red Book para un CD de audio que permite el almacenamiento de información de texto adicional (por ejemplo, nombre del álbum, nombre de la canción, artista) en un CD de audio que cumple con los estándares. La información se almacena en el área de entrada del CD, donde hay aproximadamente cinco kilobytes de espacio disponible, o en los canales de subcódigo R a W del disco, que pueden almacenar alrededor de 31 megabytes.

Compact Disc + Graphics es un disco compacto de audio especial que contiene datos gráficos además de los datos de audio del disco. El disco se puede reproducir en un reproductor de CD de audio normal, pero cuando se reproduce en un reproductor especial de CD+G, puede emitir una señal gráfica (normalmente, el reproductor de CD+G está conectado a un televisor o a un monitor de ordenador); estos gráficos se utilizan casi exclusivamente para mostrar letras en un televisor para que los artistas de karaoke canten junto con ellas. El formato CD+G aprovecha los canales R a W. Estos seis bits almacenan la información gráfica.

El formato CD+ EG (CD+XG) es una variante mejorada del formato Compact Disc + Graphics (CD+G). Al igual que el CD+G, el CD+EG utiliza las características básicas del CD-ROM para mostrar información de texto y video además de la música que se está reproduciendo. Estos datos adicionales se almacenan en canales de subcódigo RW. Se han publicado muy pocos discos CD+EG.

Súper CD de audio

El Super Audio CD (SACD) es un formato de disco de audio óptico de solo lectura y alta resolución que fue diseñado para proporcionar una reproducción de audio digital de mayor fidelidad que el Red Book . Presentado en 1999, fue desarrollado por Sony y Philips, las mismas empresas que crearon el Red Book . El SACD estaba en una guerra de formatos con el DVD-Audio , pero ninguno ha reemplazado a los CD de audio. El estándar SACD se conoce como el estándar Scarlet Book .

Los títulos en formato SACD se pueden emitir como discos híbridos; estos discos contienen el flujo de audio SACD así como una capa de CD de audio estándar que se puede reproducir en reproductores de CD estándar, lo que los hace compatibles con versiones anteriores.

CD MIDI

CD - MIDI es un formato utilizado para almacenar datos de interpretación musical, que al reproducirse son interpretados por instrumentos electrónicos que sintetizan el audio. Por lo tanto, a diferencia del CD-DA original del Libro Rojo , estas grabaciones no son grabaciones de audio muestreadas digitalmente. El formato CD-MIDI se define como una extensión del Libro Rojo original .

CD-ROM

Durante los primeros años de su existencia, el CD era un medio utilizado exclusivamente para audio. En 1988, Sony y Philips establecieron el estándar Yellow Book CD-ROM , que definía un medio de almacenamiento de datos ópticos no volátiles para computadoras que utilizaba el mismo formato físico que los discos compactos de audio y que podía leerse en una computadora con una unidad de CD-ROM.

Vídeo CD

El CD de vídeo (VCD, View CD y Compact Disc digital video) es un formato digital estándar para almacenar medios de vídeo en un CD. Los VCD se pueden reproducir en reproductores de VCD dedicados, la mayoría de los reproductores de DVD-Video modernos , computadoras personales y algunas consolas de videojuegos. El estándar VCD fue creado en 1993 por Sony, Philips, Matsushita y JVC y se lo conoce como el estándar White Book .

La calidad general de la imagen está pensada para ser comparable a la del vídeo VHS . El vídeo VCD mal comprimido a veces puede ser de menor calidad que el vídeo VHS, pero el VCD presenta artefactos de bloques en lugar de ruido analógico y no se deteriora más con cada uso. Se eligió la resolución 352×240 (o SIF ) porque es la mitad de la resolución vertical y la mitad de la resolución horizontal del vídeo NTSC. 352×288 es una resolución similar a un cuarto de la resolución PAL/SECAM. Esto se aproxima a la resolución (general) de una cinta VHS analógica, que, aunque tiene el doble de líneas de exploración (verticales), tiene una resolución horizontal mucho menor.

Súper CD de vídeo

El Super Video CD (Super Video Compact Disc o SVCD) es un formato utilizado para almacenar medios de vídeo en discos compactos estándar. El SVCD fue concebido como sucesor del VCD y una alternativa al DVD-Video y se encuentra en un punto intermedio entre ambos en términos de capacidad técnica y calidad de imagen.

El formato SVCD tiene dos tercios de la resolución del DVD y más de 2,7 veces la resolución del VCD. Un disco CD-R puede contener hasta 60 minutos de vídeo en formato SVCD de calidad estándar. Aunque la especificación no establece un límite específico para la duración del vídeo SVCD, es necesario reducir la velocidad de bits del vídeo y, por tanto, la calidad, para dar cabida a vídeos muy largos. Normalmente resulta difícil incluir mucho más de 100 minutos de vídeo en un SVCD sin sufrir una pérdida significativa de calidad, y muchos reproductores de hardware no pueden reproducir un vídeo con una velocidad de bits instantánea inferior a 300 o 600 kilobits por segundo.

CD de fotografías

Photo CD es un sistema diseñado por Kodak para digitalizar y almacenar fotografías en un CD. Lanzado en 1992, los discos fueron diseñados para contener cerca de 100 imágenes de alta calidad, impresiones escaneadas y diapositivas utilizando una codificación patentada especial. Los Photo CD están definidos en el Libro Beige y también cumplen con las especificaciones CD-ROM XA y CD-i Bridge. Están pensados ​​para reproducirse en reproductores de CD-i, reproductores de Photo CD y cualquier computadora con el software adecuado (independientemente del sistema operativo ). Las imágenes también se pueden imprimir en papel fotográfico con una máquina especial de Kodak. Este formato no debe confundirse con Kodak Picture CD , que es un producto de consumo en formato CD-ROM.

CD-i

El Libro Verde de Philips especifica un estándar para discos compactos multimedia interactivos diseñados para reproductores de CD-i (1993). Los discos CD-i pueden contener pistas de audio que se pueden reproducir en reproductores de CD normales , pero no son compatibles con la mayoría de las unidades de CD-ROM y software. La especificación CD-i Ready se creó más tarde para mejorar la compatibilidad con los reproductores de CD de audio, y se añadió la especificación CD-i Bridge para crear discos compatibles con CD-i a los que se pueda acceder mediante unidades de CD-ROM normales.

Compatible con CD-i

Philips definió un formato similar al CD-i llamado CD-i Ready , que coloca el software y los datos del CD-i en el espacio previo de la pista 1. Se suponía que este formato sería más compatible con los reproductores de CD de audio más antiguos.

CD de música mejorada (CD+)

El CD de música mejorado, también conocido como CD Extra o CD Plus, es un formato que combina pistas de audio y pistas de datos en el mismo disco, colocando las pistas de audio en una primera sesión y los datos en una segunda sesión. Fue desarrollado por Philips y Sony, y está definido en el Libro Azul .

Disco de vinilo

VinylDisc es un híbrido entre un CD de audio estándar y un disco de vinilo . La capa de vinilo del lado de la etiqueta del disco puede contener aproximadamente tres minutos de música.

Fabricación, costo y precios

En la escala micrométrica se pueden ver hoyos individuales.

En 1995, los costes de material eran de 30 centavos para el estuche y de 10 a 15 centavos para el CD. El coste mayorista de los CD era de 0,75 a 1,15 dólares, mientras que el precio minorista típico de un CD de música pregrabado era de 16,98 dólares. [91] En promedio, la tienda recibía el 35 por ciento del precio minorista, la compañía discográfica el 27 por ciento, el artista el 16 por ciento, el fabricante el 13 por ciento y el distribuidor el 9 por ciento. [91] Cuando se introdujeron los cartuchos de 8 pistas , los casetes compactos y los CD, cada uno se comercializó a un precio más alto que el formato al que sucedieron, aunque el coste de producción de los medios se redujo. Esto se hizo porque el valor percibido aumentó. Esto continuó desde los discos fonográficos hasta los CD, pero se rompió cuando Apple comercializó MP3 a 0,99 dólares y álbumes a 9,99 dólares. Sin embargo, el coste incremental para producir un MP3 es insignificante. [92]

Discos compactos grabables

CD grabable

CD-R de 700  MiB junto a un lápiz mecánico para escalar

Los discos compactos grabables, CD-R , se moldean por inyección con una espiral de datos "en blanco". A continuación, se aplica un tinte fotosensible, tras lo cual los discos se metalizan y se recubren con laca. El láser de escritura de la grabadora de CD cambia el color del tinte para permitir que el láser de lectura de un reproductor de CD estándar vea los datos, tal como lo haría con un disco estampado estándar. Los discos resultantes pueden leerse en la mayoría de las unidades de CD-ROM y reproducirse en la mayoría de los reproductores de CD de audio. Los CD-R siguen el estándar Orange Book .

Las grabaciones en CD-R están diseñadas para ser permanentes. Con el tiempo, las características físicas del tinte pueden cambiar y causar errores de lectura y pérdida de datos hasta que el dispositivo de lectura no pueda recuperarse con métodos de corrección de errores. Los errores se pueden predecir utilizando el escaneo de errores de superficie . La vida útil del diseño es de 20 a 100 años, dependiendo de la calidad de los discos, la calidad de la unidad de escritura y las condiciones de almacenamiento. [93] Las pruebas han demostrado que tal degradación de algunos discos en tan solo 18 meses en condiciones normales de almacenamiento. [94] [95] Esta falla se conoce como podredumbre del disco , para la cual existen varias razones, principalmente ambientales. [96]

El CD de audio grabable está diseñado para ser utilizado en una grabadora de CD de audio para el consumidor. Estas grabadoras de CD de audio para el consumidor utilizan SCMS ( sistema de gestión de copias en serie ), una forma temprana de gestión de derechos digitales (DRM), para cumplir con la AHRA ( ley de grabación de audio en el hogar ). El CD de audio grabable suele ser algo más caro que el CD-R debido al menor volumen de producción y a una regalía del 3 por ciento de la AHRA que se utiliza para compensar a la industria musical por la realización de una copia. [97]

El CD grabable de alta capacidad es un formato de grabación de mayor densidad que puede contener un 20% más de datos que los discos convencionales. [98] La mayor capacidad es incompatible con algunas grabadoras y software de grabación. [99]

CD regrabable

El CD-RW es un medio regrabable que utiliza una aleación metálica en lugar de un tinte. El láser de escritura, en este caso, se utiliza para calentar y alterar las propiedades (amorfas o cristalinas) de la aleación y, por lo tanto, cambiar su reflectividad. Un CD-RW no tiene una diferencia tan grande en reflectividad como un CD prensado o un CD-R, por lo que muchos de los primeros reproductores de CD de audio no pueden leer discos CD-RW, aunque la mayoría de los reproductores de CD de audio posteriores y los reproductores de DVD independientes sí pueden. Los CD-RW siguen el estándar Orange Book .

El CD de audio regrabable está diseñado para usarse en una grabadora de CD de audio para el consumidor, que no acepta (sin modificaciones) discos CD-RW estándar. Estas grabadoras de CD de audio para el consumidor usan el Sistema de gestión de copias en serie (SCMS), una forma temprana de gestión de derechos digitales (DRM), para cumplir con la Ley de grabación de audio en el hogar (AHRA) de los Estados Unidos . El CD de audio regrabable suele ser algo más caro que el CD-R debido a (a) un menor volumen y (b) una regalía del 3 por ciento de la AHRA que se usa para compensar a la industria musical por la realización de una copia. [97]

Protección de copia

La especificación de audio del Libro Rojo , a excepción de una simple declaración "anti-copia" en el subcódigo, no incluye ningún mecanismo de protección contra copia . Conocidos al menos desde 2001, [100] las compañías discográficas intentaron comercializar discos compactos no estándar "protegidos contra copia", que no se pueden extraer o copiar a discos duros o convertir fácilmente a otros formatos (como FLAC , MP3 o Vorbis ). Una desventaja importante de estos discos protegidos contra copia es que la mayoría no se pueden reproducir en unidades de CD-ROM de computadora ni en algunos reproductores de CD independientes que utilizan mecanismos de CD-ROM. Philips ha declarado que no se permite que dichos discos lleven el logotipo de marca registrada Compact Disc Digital Audio porque violan las especificaciones del Libro Rojo . Numerosos sistemas de protección contra copia han sido contrarrestados por software fácilmente disponible, a menudo gratuito, o incluso simplemente desactivando la reproducción automática para evitar la ejecución del programa ejecutable DRM .

Véase también

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Lectura adicional

  • Ecma International . Norma ECMA-130: Intercambio de datos en discos ópticos de datos de 120 mm (CD-ROM) de sólo lectura, 2.ª edición (junio de 1996).
  • Pohlmann, Kenneth C. (1992). Manual del disco compacto. Middleton, Wisconsin: AR Editions. ISBN 0-89579-300-8 . 
  • Peek, Hans et al. (2009) Orígenes y sucesores del disco compacto. Springer Science+Business Media BV ISBN 978-1-4020-9552-8 . 
  • Peek, Hans B., El surgimiento del disco compacto, IEEE Communications Magazine, enero de 2010, págs. 10–17.
  • Nakajima, Heitaro ; Ogawa, Hiroshi (1992) Tecnología de disco compacto, Tokio, Ohmsha Ltd. ISBN 4-274-03347-3 . 
  • Barry, Robert (2020). Compact Disc (Object Lessons) . Nueva York: Bloomsbury. ISBN 978-1-5013-4851-8 . 

Notas

  1. ^ El primer CD-R del mundo fue fabricado por la empresa japonesa Taiyo Yuden Co., Ltd. en 1988 como parte del esfuerzo de desarrollo conjunto de Philips y Sony.
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con:
Disco compacto (categoría)
  • Vídeo sobre cómo se fabrican los discos compactos
  • Preguntas frecuentes sobre CD grabables Información básica exhaustiva sobre CD grabables
  • Historia del CD (caché) de Philips
  • Historial de patentes (reproductor de CD): publicado por Philips en 2005
  • Disco CD con historial de patentes: publicado por Philips en 2003
  • Historia de Sony, Capítulo 8, ¡Este es el reemplazo del disco Gramophone! (第8章 レコードに代わるものはこれだ) – Sitio web de Sony en japonés
  • Historia popularizada en Soundfountain
  • Una historia mediática del disco compacto (entrevista en formato podcast de 1 hora)
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